No.63 April 2005
The Shipbuilding Research Centre of Japan●目 次●
トリマラン型高速船の技術課題（1）（主要目等及び性能）
page 2
二重反転推進方式装備船の推進性能簡易評価法の紹介
江田島市快速フェリー「ドリームのうみ」就航

page 4page 6船型設計システムの紹介

page 8

雑感 血液型と民族との関連について雑感 マクロの世界とミクロの世界page 10page 11「国連防災世界会議」に出展

本

通常プロペラの後方にポッドプロペラを配置した2重反転推進方式

page 12部（飯田橋）
興和飯田橋ビル
日本造船技術センター
飯田橋出口（竹橋方向）
小石川後楽園

大江戸線
飯田橋駅

GS

東京
ドーム

C2

有楽町線/南北線
有楽町線
南北線
飯田橋駅

至 秋葉原
JR総武線
水道橋駅

JR総武線 A3
JR総武線
飯田橋駅

東西線
飯田橋駅
首都高速5号池袋線

西神田出口（池袋方向）

至 新宿、三鷹

試験センター（三鷹）三鷹駅

吉祥寺駅 JR中央線
至新宿

至立川
バスのりば

丸井
バスのりば
井の頭公園

GS
バス停
三鷹市役所前

バス停
三鷹農協前

GS
バス停 航研前

多摩青果

GS 三鷹消防署

前方のプロペラが発生する回転流成分

転駆動し、効率向上を達成しようとする

を後方のプロペラが逆転回収して高い推コンセプトが提案され、既に大型Ro/Ro

進効率を得る二重反転プロペラの考えは船に採用された例があります。

100年以上前に提案されていますが、具

ここに示す写真は全長200m、速力

体的な商船への装備は20世紀も終わり頃

30ノット程度の高速Ro/Ro船を想定しのことでした。それでも、二重反転推進て計画した船型の供試模型船と推進装置方式が一般化しない理由は複雑な軸系機です。大きなポッドによる影響や夫々が構の信頼性が今一つという点にあります。

独立の推進系のため、試験や解析方法、

特別な二重反転軸系機構を使わず、実績

更に、実船性能推定法に検討を要する点のある推進方式を組合せて、実質的に二があるものの、通常プロペラに関する知重反転プロペラと同程度の推進効率を得

見を生かして合理的な結果を得る事が出ることが期待されます。

来ました。

三鷹保健所

海上技術安全研究所内
日本造船技術センター 試験センター

調布 I.C.

中央高速道路デイーゼル主機関直結駆動の通常プロ

なお、本調査は造工中手造船各社と造ペラ後方に電動のポッドプロペラを配置

船技術センターとの共同研究の一環としし、夫々の推進プラントにより互いに反て実施されたことを付記します。

1

トリマラン型高速船の技術課題（1）(主要目等及び性能)
1．はじめに長さ比は0.1〜0.6まで様々ですが、概3．主要目等及び性能

ね0.3〜0.4に集中しています。

通常の排水量型高速船をはるかに越え

公表資料により主要目、性能、主船体

図−7に示すように排水量は排水量型

る高速海上輸送システムについては、従及び副船体の諸元値を抽出・整理しまし船型らしく長さの3乗に比例しています。

来からいろいろな方式が提案されていまた。図−1から図−13に主船体長さL o

図−8に示すように全体排水量のうちす。例えば、通常の高速艇、水中翼や空を横軸にとった図を示します。使ったデ副船体排水量が占める割合は非常に小さ気圧で浮上する方式及び非常に細長い船ータの中で、実船として稼動しているト

く、全てが7％未満で主流は3〜4％と体を並べた双胴船等が挙げられます。最リマランは3隻あります。最初は英国海なっています。

近ではこれらに加えて、細長い主船体の軍 の 長 さ 90mの 実 験 艦 RV TRITON

運航速度はデータがあまり集まらなか

両側に小さな副船体を組み合わせたトリ（図−14）のデータです。次に、長さ55mったので図−9に最大速度を示しましマラン[1]や、ペンタマランが注目されてと少し小ぶりですが、オーストラリアNorthた。この図では長さにはあまり関係なく、います。

2．トリマランとは[2]West Bay Ships社 で建造され、小倉

30〜40ktに集中していることが分かり―ウルサンで運航していたTRIUMPHANTました。

（図−15）のデータを載せました。そして、フルード数としては図−10に示すよ

細長いカヌーの片舷あるいは両舷に、最後には世界最大、長さ126.7mのトリ

うに1を超える高いものもありますが、先端に小さなフロートを付けた小船の走マラン（BENCHIJUGUA EXPRESS）

総じて0.5±0.1近辺が多いことが分かる様は太平洋諸島の風物詩です。優れたのデータを載せました（図−16）。このりました。一方、副船体のFnは図−11

耐航性を持つとされるこのタイプの船が船はカナリー諸島で大型高速フェリーをに示すように0.5〜1.4の範囲で広く分広大な太平洋への人類拡散を助けた有力運航するフレッド・オールセン社[3]向け

布しています。

なインフラの一つとされています。

[4]にオーストラリアのオースタル社 で建造され、今春引き渡された話題のトリマランです。

最後に図−12、13に最大速度に対応した出力と輸送効率を示します。
以上のように公表資料を整理すること

図中のその他のデータは参考文献のにより、現在稼動しているトリマランや[5]〜[8]に掲載されている試設計段階、試設計段階のトリマランの主要目等の大検討段階のデータを使いました。これら

まかな傾向を把握することが出来ましのデータの中にはペンタマランのデータた。また、性能との関係もおおよそ掴む

トリマランは上述の原始的なカヌーともいくつか含まれておりますが、これらことが出来ました。今後、推進性能の評

形態、原理ともに全く変わらず、造波抵のペンタマランは前方のフロートが通常

価方法や耐航性能についても紹介してい抗の少ない細長い船体で不足する復原性

航行時には水面上にあり、船体の横傾斜

く予定です。

を両舷に付けた小さな副船体により補う

につれて水没し、復原力を得る仕組みにというコンセプトから生まれました。即なっているので、基本的にはトリマラン

ち、主船体の断面2次モーメントI o 、排と考えることができます。以下、若干の[1] SRC News, No.62, January 2005.

水容積∇oとすれば、BMo=Io/∇o、副船

コメント、考察を述べます。

[2] http://www.nwbs.com.au/

参考文献

体の断面2次モーメントIs、排水容積∇s、まず、図−1に示すようにL/Bmaxは[3] http://www.fredolsen.es/

水線面面積As、主船体と副船体の中心線2から8と非常に幅広い分布を示してい[4] http://www.austal.com/

間距離lとすれば、ます。これはトリマランの設計のバリエ[5] Proceedings of "DESIGN & OPERATION

BM={Io+2(Is+l2As)}/(∇o+2∇s)ーションの多様さを物語っています。

OF TRIMARAN SHIPS", RINA, London,ですから明らかにBM>>BMoで、重心や次に、図−2、3に示すようにトリマラ

浮心高さが主船体のみと副船体付きで大ンの主船体は非常に細長くL/Bが少なく[6] Proceedings of "HIGH SPEED

きな変化がなければメタセンター高さはとも10以上であり、12〜15あたりに最CRAFT: DESIGN & OPERATION",

GM>>GM o となって安定側になります。

も多く分布しています。また、B/dはRINA, November 2004.

また、主船体と副船体の寸法の選定によ

1.5〜2.5あたりに分布しています。一方、り、乗り心地と安定性が両立するメタセ

図−4、5に示すように副船体はさらに細ンター高さを選ぶことも可能です。

長くL/Bは15〜35、B/dは0.5〜1.5に分布していることがわかりました。

April 2004.

[7] Victor Dubrovsky "SHIPS WITH
OUTRIGGERS", 2004.
[8] Proceedings of FAST2003, Ischia(Gulf of Naples) ITALY, October, 2003.

図−6に示すように主船体と副船体の2

SRC News No.63 April 2005

図−1

L/Bmax図−2 主船体のL/B

図−3 主船体のB/d

図−6 主船体、副船体の長さ比

図−7

図−8

図−11

排水量

副船体のフルード数

図−12

副船体の排水量比

図−13

図−14

図−4 副船体のL/B

図−9

SRC News No.63 April 2005

図−10

輸送効率

RV TRITON[5]

最大速度

図−15

図−5 副船体のB/d

出力

主船体のフルード数

図−16

TRIUMPHANT[5]BENCHIJUGUA EXPRESS[3]3二重反転推進方式装備船の推進性能簡易評価法
1．はじめに
前方プロペラの回転流成分を後方プロ
ペラにより回収して高い効率を得る二重に、一個の推進装置として単独特性を求推進軸、後方は特殊な軸系副部に装備さめる事は出来ません。図―1に通常二重れた独立に駆動する2個の通常プロペラ

反転プロペラとタンデム配置二重反転推とみなし、小さな標準ボス比の模型プロ

進装置の概略を比較して示します。

ペラを用いた単独試験結果を特性評価の反転プロペラの特性推定や設計は理論手ベースとする方法を提案します。その前法により主として研究レベルで行われて提は以下の通りです。
1軸1舵
通常プロペラおり、現在のところ、設計者がMAUチ
ャートを利用するような手法は皆無で(1) 後方プロペラの付くポッド及びスト
ラットは1軸船の舵と同様、船尾端す。二重反転プロペラの設計においても、部の一部と見做す事が出来る。

通常プロペラの設計や性能評価を通して(2) 前方プロペラへの流れは船体伴流と培った知見が生かされ、設計・推定手法

後方プロペラ作動の吸引効果（流速やデータ類が適用出来ることが望まれま増加）を含む。

す。又、表紙に紹介した前後のプロペラ(3) 後方プロペラへの流れは①前方プロがそれぞれ独立の機関で駆動され、条件ペラと同じ船体伴流、②前方プロペの異なる環境で作動する場合や前後プロ

ラ作動による流速増加及び回転流、
1軸1舵
2重反転プロペラ

ペラの馬力分担が一方に偏る場合等、多様な条件に柔軟に対応可能なことも必要です。

③ポッドとストラットによるポテン
シャル流を含む。
(4) 前後プロペラ後流のポッドやストラットへの影響は1軸1舵船の舵の場

2．実船推進性能評価の問題点

合と同じ性質のものである。

通常プロペラ装備船の推進性能推定に

以上より、ポッドとストラットの抵抗はは模型実船間の寸法差による影響を修正

剰余抵抗係数や形状影響係数の1部としする外板粗度修正係数ΔCFと伴流率修正て、(2)〜(4)の効果は前後プロペラの自係数C=(1-WS)/(1-WM)が用いられます。

タンデム配置
2重反転推進装置

寸法差はプロペラの特性にも影響しま航要素として把握します。
以上の概念を図―2に示します。

すので本来はプロペラ特性の修正も必要
で、国際水槽会議ITTCは簡易修正法を提案しています。しかしながら、長年蓄積したデータを基に構築された手法を変えることは実務上不可能で、模型プロペ
ラの特性を用いる従来の方法が踏襲されています。即ち、速力試験解析データを基に設定されるΔCFとC係数にはプロペ
ラ寸法影響も含まれている事に留意する

4

図−1

推進方式比較

3．タンデム配置二重反転プロ
ペラ特性

図−2 プロペラ周り流れ必要があります。船底から伸びる頑丈な

夫々異なる形態と特性を持つ推進器をストラットと下端の大きなポッド及びポ組み合わせたタンデム配置二重反転プロ

ッド先端のプロペラを一体の推進装置とペラの流力的特性は、前後に反転駆動す

みなした場合のポッドプロペラの寸法影る通常プロペラが配置され、寸法影響がある知見を以下に纏めます。

響は通常プロペラとは異なることが予想大きいと推察されるストラットやポッド(1) 船体中心線上の船尾に装備されたポされ、更に、これを通常プロペラの後方が前後プロペラの後流中に置かれる形態

ッドとストラットの抵抗は剰余抵抗に配して異なる駆動系により反転駆動さに起因します。設計や性能推定において、係数の僅かな増加として捉えられる

せるタンデム配置二重反転プロペラ（仮通常プロペラ設計用データや模型・実船レベルである。

称）は、同軸駆動二重反転プロペラの様相関係数を利用する為には、前方は通常

4．実験的知見
限られた模型試験結果から得た関連の(2) 前方プロペラの伴流率への後方プロ

SRC News No.63 April 2005

の紹介
ペラ影響は無視できる。
(3) 前方プロペラの増速と回転流影響は

図−3に馬力計算結果の例を示します。

後方プロペラの伴流率の中で互いに打ち消し合う方向に現れる。
(4) 前後プロペラ荷重分担影響は実用上無視出来る。

表−1

プロペラ設計プロセス（前後プロペラの直径とピッチ）(5) 単独試験状態と船後状態との相違の影響は前方プロペラでは無視出来るオーダーだが後方プロペラでは効率低下として現れる。

5．プロペラ設計、馬力計算
以上より、タンデム配置二重反転プロ①推進馬力、回転数、伝達効率設定
前方プロペラ後方プロペラBHP (ps), N(rpm),ηT②自航要素、伴流率修正係数設定
前方プロペラ後方プロペラ1−t, 1 - WT,ηR,C

ペラの設計や実船の性能推定は従来のプ

1−WS=C(1−WT)

ラクチスを踏襲して行う事が可能です。

ηH=(1-t)/(1−WS)

即ち、ポッドプロペラ特有のストラットとポッドの寸法効果は主船体抵抗の寸法③MAUチャート利用準備
前方プロペラ後方プロペラ

図−3馬力・回転数計算例

6．おわりに効果修正であるシェンヘル等の式による

PHP=BHPηRηT

船尾船体中心線上の前後に配置された

摩擦抵抗係数と粗度修正係数の中に、プN√PHP

異なる形式の推進器がそれぞれ独立の推

ロペラ流場への影響は伴流修正係数の中④設計速力を求める過程

進機関により反転駆動される推進システに含まれる事になります。ただし、前方プロペラの伴流修正係数は通常1軸1舵設定速力におけるプロペラ効率
前方プロペラ後方プロペラムに装備される通常型プロペラの要目（直径やピッチ比）の概略設定や推進性

船と実質同じですが、後方プロペラの場

VS(knots),VA=VS(1−WS)

能評価方法の概要を紹介しました。二重合は、前方プロペラによる速度増加と回√Bp= N√PHP /VA2.5

反転効果とされる回転流成分回収効果は

MAU-5

流速増加により打ち消され、荷重度軽減とやストラットやポッドへのプロペラ後

ηo, ηA=ηoηHηRηT

によるプロペラ効率向上効果の形で現れ流影響と考えられる推進効率比の低い理

EHP'=BHPηAることやトラクタ方式ポッド装備後方プ

転成分はポテンシャル流れとして扱うこ由など検討課題も残されています。表−1にプロペラ設計のプロセスを示しまMAU-4⑤設計速力設定

ロペラの低い推進効率比等流力メカニズ

プロペラ吸収馬力

ムの理解が必要な課題、船型や推進シス

す。粗度修正係数や前方プロペラの伴流

EHP'a=EHP'fore+EHP'aft

テムの形態・作動条件による影響など実率修正係数は通常1軸1舵船のデータよ

船体のEHPとの交点Vsが設計速力

験的調査を通して整理すべきことが多くり選定し、有効馬力を求め、前後プロペ⑥直径とピッチ設定

適用には慎重を期すべきですが、従来手ラを駆動する機関の馬力、回転数及び伝前方プロペラ後方プロペラ

達効率を設定して、MAUチャート（前

MAU-4

MAU-5

方4翼、後方5翼）を用いて前後プロペラの直径、ピッチ比、分担する船体抵抗
及び到達速力を求めます。キャビテーシ
ョン性能や強度チェックの上で設定した

δ, p=(P/D)0.7r

装置の性能検討が可能です。
以上

Dp=δVA/N⑦キャビテーション特性チェック
展開面積設定プロペラ要目や寸法を基に単独特性を推⑧ボス径、翼厚設定

定し、馬力、回転数及び速度の関係を求⑨単独特性推定めます。なお、前後の馬力分担や回転数

前方プロペラとの関係を合わせる必要があればピッチ

MAU-4比を適宜修正します。

J, KT, KQ, ηo, √KT /J

SRC News No.63 April 2005

法の延長上で多様な面から二重反転推進後方プロペラ
MAU-55江田島市快速フェリー「ドリームのうみ」就航（4）機関部主要機器
操舵室操縦盤（船首尾）2台

機関室警報盤1台

甲板機械操作盤

1台

主機関

2基

中速ディーゼル機関

連続最大出力1,324 kW／基
発電用機関

2基

定格出力160kW／基
5翼固定ピッチプロペラ

1．はじめにバウスラスター（19.6 kN）

1台

バウスラスター駆動用機関

1基

主空気圧縮機2台

非常用空気圧縮機

1台

主空気槽
起

工

平成16年 6月18日

主機関始動用（300r）

2本

2004年11月1日、旧佐伯郡能美町、

進

水

平成16年 11月25日

補機関始動用（45r）

1本

同沖見町、同大柿町と旧安芸郡江田島町竣

工

平成17年 1月31日

油水分離器

就

航

平成17年 2月15日

潤滑油清浄機（400r/h）

1台

機動通風装置

5台

ポンプ類

1式

の4町が合併して、新たに江田島市（えたじまし）としてスタートした。

（2）主 要 目

1台

同市は緑と海に囲まれた美しい島であ

船

質

鋼

り、牡蠣の養殖や海上自衛隊第一術科学

全長59.37m校（旧海軍兵学校）の所在地としても有垂線間長42.00m1) 電源装置・配電装置名である。同市企業局では3隻の高速船

幅11.00m

主発電機 144kW (180kVA)

2台

3.70m

変圧器

10 kVA

3台

2.60m

蓄電池

200Ah/120 Ahと3隻のフェリーを所有して、能美（中深町・高田）〜広島（宇品）間における交満載喫水通船事業を行っているが、フェリー「ビ

総トン数

397

ューティのうみ」の老朽化に伴い、離島航行区域の足の確保と島の振興を図るため新快速
フェリー「ドリームのうみ」を建造してさ（5）電気部主要機器

トン

2/1群

充電器

2台

平水区域

陸電受電箱 225V/100V

1式

航海速力

14.5 ノット

2) 航海灯・照明装置

最大搭載人員

303 名

航海灯類

1式
2台

2005年2月15日に就航した。当セン

旅

客

300 名

探照灯

ターは本船の基本設計と建造監理を実施

船

員

3名

投光器

8台

ボートデッキライト

4台したので、以下に本船の概要を紹介する。

2．基本コンセプト（3）船体部主要機器

1 kW

操舵装置（電動油圧式）

2台

3) 航海計器・通信装置等

舵（フラップラダー）

2枚

磁気コンパス1台
1台○

漁業者に配慮した曳き波の軽減

揚錨係船機（電動油圧式）

2台

レーダー

○

狭隘水域での旋回性能の向上

キャプスタン（電動油圧式）

2台

船首方位伝達装置（THD）

1台○

合理化・省力化

ランプドアー（船首尾）2台

運航情報モニター

4台○

交通弱者に優しい船

油圧ポンプユニット（船首尾）2台

真風向風速計1台○

快適居住空間の提供

空気調和装置7台

船内指令装置1式○

当該航路に相応しい外観美

空気清浄機

7台

エンジンテレグラフ

2式

汚物処理装置（150リットル） 2台

電子ホーン

1台

バリアフリー設備

1式

船内電話装置1式

救命・消防設備

1式

国際VHF無線電話装置

1台

3．船舶の概要
（1）工

6

2個

程

SRC News No.63 April 2005

ワイヤレス送受信装置

1式

方の油圧ポンプユニットが故障した場合配慮して中央部に広い座席を確保し、テ

火災警報装置1式

でも、手動弁切換えにより他の一方で使レビ兼用の大型運航情報モニターを装備

退船警報装置1式

用可能なよう油圧配管されている。船首し、くつろげる居住空間を提供している。

監視カメラ装置

1式

尾に喫水計を装備して操舵室に遠隔表示

また、客室船首尾側、バリアフリー客室

ワイパー（船首尾）

8個し、バラストタンクの注排水により最適

及び喫煙室の窓は大きくし、航海中の旅

喫水とトリムの維持が可能である。また、客の視界確保を図っている。

4．特徴

機関監視室を設置し、機関部各機器類の本船は江田島市の自然条件にマッチし集中監視を行っている。更に、全客室にたデザインと旅客船に相応しい内装及び広島は全国有数の牡蠣の生産地であ

運航情報モニターを装備して本船の運航

外観を有し、就航後多くの利用客から好り、能美島・江田島付近にも多くの牡蠣

情報提供を行うと共に、監視カメラの設評を得ている。

養殖筏が設置されている。基本設計では置により旅客の安全確保を図っている。

筏作業に従事する漁民の安全確保の観点（4）交通弱者に優しい船（1）曳き波対策

5．おわりにから、曳き波の少ない船型が求められて車両甲板右舷側に十分なスペースのバ

本船の基本設計・建造監理を進めるにきた。本船は長崎総合科学大学の水槽でリアフリー客室を配置し、隣接するバリ

あたり、常に積極的なご支援とご高配を

模型試験を実施した。その結果、船尾船アフリー便所や音響・音声装置を設備し賜りました江田島市殿に対し厚くお礼申

底部に突起物を装着して現有船に比べてて、交通弱者の方々でも満足のいく船旅し上げます。また、本瓦造船（株）殿が、曳き波の少ない船舶を提供することがでができるよう配慮されている。

高度な技術と誠意をもってご尽力頂いた

き、関係者から高い評価を得ている。

（5）快適な居住空間ことを付記します。

客室内の配置は高齢者の利用にも十分（2）旋回性能の向上
本船の車両乗降は宇品及び高田桟橋に限定されている。このため高田桟橋だけ
は船尾着桟である。特に高田桟橋の場合、付近に牡蠣養殖筏が点在する狭隘な水域での回頭操船と強風下での船位保持が必要であり、優れた旋回性能が求められた。
本船は単頭船であるが、船首・船尾両側に操縦盤を配置し、バウスラスター及びフラップラダーの採用により良好な旋回性能を確保した。
（3）合理化・省力化
船首尾の各ランプドアーの開閉は、操舵室操作盤からの遠隔操作と機側操作が可能であり、船首用、船尾用いずれか一

SRC News No.63 April 2005

7

船型設計システムの紹介
1．はじめにに難しく、実用に耐えるものは見いださ2に示すように、階層的に配置され相互れていません。⑥はオフセットテーブルに結合された複数のニューロン（●）で1960年代に始まる設計や工作現場のが代表的なものですが、CADの世界で構成されています。このネットワーク上コンピュータ化は、造船業の作業形態を

は3次元曲面を表す係数群等も使われてを上流から下流へ情報が伝えられる際、根本的に変えたと言っても過言ではありいます。

それぞれのニューロン間の結合に固有のません。しかしそれから半世紀を過ぎた性能推定や最適化を行うために、直接重み（wij，：結合荷重という）が情報

現在でも、転換が困難な部分が残ってい⑥を対象とする試みも既に行われていまに乗じられ伝搬します。結合荷重は上流ます。厳しい指導を通して先輩から後輩

すが、本設計システムでは③の2次元曲側の入力値（p i ）に対応した出力（o j ）へと伝わるノウハウや、失敗・成功を繰

線のパラメータ表示から始め、順次④、と目標値（t j ）の差（e j ）が最少になるり返すことによって蓄積した経験等は、⑤と船型表現のレベルを上げていくこと

ように事前に調整されています（この操コンピュータによる業務には馴染み難を考えています。これは③等で使用され作を学習といいます）。

く、依然として旧来の形態を留めていまる船型パラメータの設計上の意味が明確す。その中でも船舶設計の源流である線

で、かつ性能との関係が経験的によく知図創生は、コンピュータ化の難しい作業られているため、最適化の結果を評価しであり、長年に渉り改善の努力が続けらやすいと考えられるためです。図−1にれて来ていますが、未だ充分な成果が得

Cp，Cwカーブのパラメータ表現例を示

られていない分野です。

します。×印で表される各ステーション

造船技術センターでは中手造船会社とのCp値とパラメータ表示法により描かの協力の下に、①船型を流体力学的に関れた実線が良く一致していることが分か連づけた数少ないパラメータで表示、②ります。

図−2 ニューラルネットワークの模式図
推進性能を推定する場合、水槽試験を長年に渉り蓄積された水槽試験データを行った船型の船型パラメータを上流側用いて船型パラメータと性能との関連をに、対応する水槽試験結果（例えばr w ）解析、③与えられた条件の下に船型パラを下流側に与え、その関係が複数の船型メータの最適な組み合わせを求める、④で満たされるように結合荷重を調整しま

最適な船型パラメータの組み合わせに対す。

応した概略線図を数学的手法により求め

図−3に肥大船について形状影響係数

る、という一連のシステムを開発しましを学習した結果を示しています。縦軸がた。前号では線図創生方法について説明

ニューラルネットワークによる推定値、しましたが、本稿では最適化の過程に重横軸が水槽試験による計測値です。±

点を置いて紹介します。

2%の範囲内に殆どの点が分布している

2．船型のパラメーター表示
船型を表すためには、①主要寸法等を

図−1 Cp，Cwカーブのパラメータ表示例

表す有次元値（主要目、排水量、浸水表
面積等）、②船型の特徴を表す無次元値（長さ幅比、幅喫水比、肥脊係数、浮心8

3．パラメータと性能の関連づけ

位置等）、③長さ方向の排水量、喫水線

本設計システムでは船型パラメータと幅の分布等を表す2次元曲線（Cp，Cw

種々の船体性能（推進性能、操縦性能、カーブ等）、④船底・船側の平面部分の耐航性能等）を、ニューラルネットワー

輪郭や船首尾の輪郭を表す特徴線、⑤フ

クにより関連づけようと考えています。

レームラインの特徴を表す数値、⑥船体

ここではその一例として船型パラメータの3次元曲面を表す数値表、等が用いらと推進性能の関連について紹介します。

れます。このうち⑤は定量的表現が非常階層型ニューラルネットワークは図−

図−3ニューラルネットワークによる
1+K学習例

SRC News No.63 April 2005

ことがわかります。

ワークを用いて抵抗性能、自航性能を推うにしています。こうして得られたCp，ニューラルネットワークを用いること定し、それらよりBHPを求めます。与

Cwカーブから、前号で紹介した概略線

により、精度の良い推定値を非常に短時えられた遺伝子から、別途CB，lCB，Cw、

図創生法によって対応する船体形状を得間で得ることができます。このためニュを計算します。これらの結果を評価してることができます。

ーラルネットワークは、最適化のように個体（＝船型）の優劣を決め、それに基以上の例ではBHPを目的関数としま

膨大な回数の性能推定を繰り返し行う必

づいて次世代を生成し再度評価を行いましたが、アドミラリティ係数や波浪中推

要のある場合に適しています。反面、学す。そうした過程の繰り返しの中で得ら進性能、操縦性能、またはそれらを組み習の段階で充分な数のデータが無いと精れる、最も馬力が小さく、かつ制限条件

合わせた多目的な最適化も可能です。ま

度良く性能推定を行える結合荷重が得らを満たす度合いの大きな船型を最適船型た設計の様々なステージに応じ、最適化れないという問題もあります。

とします。

の対象とする船型パラメータを主要寸法

図−5に、こうしたプロセスで得られや肥脊係数、船首尾プロファイルなど

たCp，Cwカーブを示します。最適化過種々選択することも容易に行うことがで最適化とは、与えられた条件のもとで程の中で、遺伝子は全く独立に変化しま

きます。

指定された関数（これを目的関数といいす。しかし本来船型パラメータは相互にます）の最小値、もしくは最大値を求め関連を持っているため、このような操作る問題です。この手法にはいろいろなもを繰り返すと幾何学的に不成立、またはのが提案されていますが、本設計システ

成立しても実用的に違和感のある形状がムでは主に遺伝的アルゴリズム（GA）

得られる可能性があります。最適化プロを採用します。

セスの中では遺伝子相互の関係に適当な4．最適化過程

GAでは、まず一つの集団からランダ

拘束条件を付し、図−5に示したようなムに個体を選び出し、複数のペアを作り実用的に違和感のない形状が得られるよ図−5 Cp，Cwカーブの最適化例

ます。このとき与えられた環境への適応度が高い個体はより選ばれやすいよう

Lpp,L/B,

な、また指定した制限条件から外れた個

B/d,Vs,etc

設計条件

5．おわりに体は排除されるような工夫をしておきます。そしてそれらを交配することにより、

制限条件

CB,lCB,Cと退いていく現在、その方達が培って来次世代の集団を作り出し、再度評価します。この操作を何世代も繰り返す間に、環境への適応度を低くする遺伝子は排除

熟練技術者が設計現場の第1線を次々原型た技術を如何に次世代に伝えていくかは
初期世代の生Cp,Cw

緊急の課題です。この問題を理論計算を駆使して克服しようとする試みもありまされ、優秀な遺伝子を持った個体のみ生き残ることになります。
図−4は船型設計にGAを応用した一ﾆｭｰﾗﾙﾈｯﾄﾜｰｸ

すが、我々は以上で紹介したようにデーによる推進性能

タベースを主体にこの問題に取り組んでいます。

例です。船型設計にGAを応用する場合、遺伝子に相当するものは船型パラメータ

BHP計算

数値化できない熟練技術者の経験・ノです。設計条件として主要寸法や設計速

CB,lCB,Cw 計

ウハウはデータベースの中に結晶してま力を与え、Cp，Cwカーブを最適化の対象とすることを考えC B，lCB，Cwを制限

最適船型

す。生物の機能を模倣したニューラルネ
評価

Cp,Cw

条件として与えます。初期世代の遺伝子

合わせ、それらによってデータベースのペアの生成

生成の参考として、原型となる船型の遺伝子（＝船型パラメータ）を与え、その［突然変異、交叉］成します。ここではBHPを目的関数とSRC News No.63 April 2005

中から先人の叡智を引き出し、人間の感覚を持った設計システムをつくりあげる

第ｎ世代の生成周囲にランダムに初期世代の遺伝子を生しているため、前述のニューラルネット

ットワークと遺伝的アルゴリズムを組み

図−4

ことが、将来への技術伝承の一つの有力な方法となると我々は考えています。

GAを用いた船型最適化の流れ

9血液型に見る日本人の系譜「我々は何者で何処から来たのか」（第3報）
前号までは、ユーラシア大陸周辺地域、
南北アメリカ大陸、オーストラリア大陸、
太平洋からインド洋にかけての島嶼及びアフリカ大陸に住む人々の血液型特性を紹介しました。本稿ではユーラシア大陸
主要地域の血液型特性を紹介します。
東アジアから東南アジアの血液特性
東南アジアから東アジアにかけての地
域、ビルマから雲南地方を含むインドシ
ナ半島、大小の島嶼が連なるインドネシ
アからフィリピンにかけての地域、台湾と対岸の華南地域、華中から華北へ、更図−6

東アジア・東南アジアの血液型に黄河上流から嘗ての西域地方、朝鮮半島及び北アジアの地域の血液型特性を
図−6に示します。既に紹介した日本列島周辺部と重なる以外、大部分は[A/O]
が1より低く、[B/O]が0.2〜1.3の範囲にあります。夫々の地域特性はモザイク状に分布しており、複雑な民族交流の跡が伺えます。日本列島北端の青森地域に近い例が華北から黄河上流域に、岡山地域に近い例が朝鮮南部に見られるものの、列島主要部の血液型特性に重なる例は皆無です。
インド半島とその周辺の血液特性

図−7

インド半島と周辺の血液型にも文明交流の十字路で、幾多の民族興が大きく、多様なグループが交流した跡

インド半島の北部、北東部、中央部、亡が繰り返されました。図−8に血液型のが伺えます。既に述べましたが東欧から

ベンガル湾やアラビア海沿岸、パキスタ

特性を示します。ヨーロッパの隣接地域

中央アジア更に北インドにかけて日本列ンやスリランカを含む地域の血液型特性

中東は地中海地域に属しますが、コーカ島主要部の特性と重なる例が比較的多くを図−7に示します。

サス以北から中央アジアと東進するに従見られ、中央アジアに連なる西域や北方[A/O]＝0.3〜1.2, [B/O]＝0.2〜い、[B/O]が増加して行いきます。但し、アジアに日本列島北端や日本海沿岸の周1.6と広くかつ乱雑に分布しており、多特定の地域内でも血液型特性のバラツキ

辺地域の特性に重なる例が見られます。

様な環境に適応し、交流した結果と考えられますが、北部、北東部及びネパールに日本列島主要部の特性に重なる例が見られます。
特に、ネパール地域は[B/O]が一定で、[A/O]＝0.3〜1.7と広く分布する傾向
は日本列島主要部や西ヨーロッパの特性に分布形態が似ています。
中東、中央アジア、北アジア、北インド等の血液特性
この地域はアフリカを出た現世人類が世界中に拡散した通り道であり、歴史的10

図−8 中東・中央アジア、東欧、ロシア（アジア系）、北インド等の血液型

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雑感 マクロの世界とミクロの世界―不確定性原理について―
ミクロの世界は電子の位置(x)と運動量に以下の光学上の不確実を伴います。

(p)の積が一定という関係で特徴付けられます。即ち、位置が正確になると運動量

又、レンズを通る際に、電子の運動量は不明確になり、運動量が正確になるとは(-hν/c)sinα〜(hν/c)sinαの範囲

位置が不明瞭になる事を意味します。Δに変化し、運動量の変化は

xΔp〜hという関係で示される性質はハ
イゼンベルクの不確定性原理と呼ばれミとなり、結果として、ΔxΔp〜hというクロの現象を記述する量子力学の基本法関係が導かれます。

則です。hはプランク定数です。

図−1

ハイゼンベルクの思考実験

電子が波の集まり（波束）とすると,ここで計測とは何かを考えて見ます。
マクロの世界では、飛んでいくボールの速度はボールに反射した光が計測装置に戻る迄の時間を計測して得られます。光以下のように位置と運動量との夫々の変化が得られます。図−2参照。
正弦波f(x)をexp(ikx) (-a<x<a)とするとそのフーリエ関数 F(k)=の質量(10^-30kg)はボールの質量に比はとなります。

べて格段に小さく、マクロの感覚ではボ

図−2 有限な長さ2aで切れた波elcxのフーリエ変換

ールの運動が変わることはありません。

ピーク波f(x)の幅とF(k)の幅は、夫々Δ

しかしながら、ミクロの世界では、電子

x=2a, Δk=2π/aで、Δp=h'Δkですか

波動というマクロ世界、ミクロ世界に共を光で計測することを、同じ質量の粒子

ら、ΔxΔp=(Δx)(h'Δk)=2πh'=hと通の数学的概念を通して、ミクロ世界特の衝突と考えれば当然現象そのものが変いう不確定性原理の式が得られます。即有の不思議な性質を理解することが出来化してしまいます。

ち、不確定性原理は電子を波の集まりとます。弾性梁の振動とミクロ粒子の運動見做した結果現れる性質とも言えます。

を表す方程式に共通する固有値という数

粒子と波が判然と別れているマクロの学的性質から量子という飛び飛びの現象

図−1はγ線計測に関するハイゼンベ
ルクの思考実験を説明しています。
即ち、レンズを通った電子の位置確定

世界では感覚的に相容れない現象ですが、の必然性が理解されるのと同じです。

平成17年度の日本造船技術センターの新体制
日本造船技術センターは平成17年度を始めるのに当り、各事業について更なる合理化・効率化を図り、国の施策及び関連業界や諸団体等のニーズに沿って、技術支援業務や経済協力業務を適切に実施します。
また、船舶の性能、安全性及び環境問題等に関する技術課題や調査課題に積極的に取り組みます。特に、浮体構造物及び船型設計
システム等の新技術については、新たな体制を整備して開発を進めることにしました。
会 長
理事長
総務部

海洋技術部
基本設計
建造監理
復原性能計算調査研究

海外協力室（OSCC)
コンサルティング
調査研究
研修事業
招へい・派遣事業

技術開発部
浮体構造物等のコンサルティング・
設計・施工監理・
現地調査
船型設計システム開発・
技術開発

試験センター（水槽試験）
推進性能試験・耐航性能試験・
操縦性能試験・プロペラ単独性能試験
キャビテーション試験
模型製作
プロペラ設計
研究開発
技術計算

委員会等
第17回評議員会
平成17年3月23日（水）11：00〜13：00
日本造船技術センター本部役員会議室
第139回理事会
平成17年3月24日（木）11：00〜13：00
日本造船技術センター本部役員会議室

SRC News No.63 April 2005

第17回中手造船所との懇談会
平成17年2月15日（火）14：00〜17：00
アークホテル広島
第90回HRC委員会
平成17年3月30日（水）10：30〜14：30
日本造船技術センター本部会議室

第12回HDS委員会
平成17年3月30日（水）14：30〜17：00
日本造船技術センター本部会議室
第3回石油貯蔵船の長期保全支援システム調査研究委員会
平成17年2月21日（月）13：00〜17：00
飯田橋レインボービル会議室

11

「緊急輸送船」研究成果「国連防災世界会議」に出展
本年1月神戸市において開催された国技術開発では、緊急時に特化した多機緊急輸送船が大活躍するような大規模

連防災世界会議に、緊急輸送船の研究成

能型緊急輸送船を最初に開発し、続いて災害が発生しないことが望ましいが、わ果を出展し、わが国のみならず世界中の平時に活躍する緊急輸送船を開発する中が国ではそれを望み得るはずもなく、都多くの方々に研究成果の普及を図りまし

で多機能型緊急輸送船の持つ各機能を、市圏の道路･橋梁等が損壊して陸上の輸た。

消防船、清掃兼油回収船、クレーン台船

送機関が麻痺することをその想定に組み緊急輸送船は、国土交通省が実施したに展開しました。各緊急輸送船は、海洋込んでおくことは、防災関係者の責務と「災害時緊急輸送システムの技術開発」

航行用のものと河川航行用のものそれぞも言われています。

の3本柱の1つで、大規模災害発生時にれを試設計しました。

緊急輸送船の研究成果の防災関係者へ

被災市民への緊急輸送に従事するとともの普及を通じて、大規模災害時に備えるに、それに続く一般の船舶が支援物資なための緊急輸送船の配備を働き掛けたい

どの輸送に活躍する際の指令船として機と考えています。

能することを目指して、阪神・淡路大震

なお、国連防災世界会議は、阪神・淡災の知見と日本造船技術センターのノウ

路大震災から10年となる2005年1月

ハウを活かして、技術開発を行ったもの

18日〜22日に神戸市ポートアイランドです。

で開催され、国連加盟国168ヶ国、国

当然のこととして、緊急時のみならず

連機関等国際機関78機関、NGO161

平時においても市民サービスに活躍する団体などが参加し、一般参加者は4万人ことを目的としています。

以上が参加したといわれています。

た。20世紀は日露戦争に始まり、戦争

い気候変動に耐え抜いた人類共通の知恵と難民の世紀とも言われましたが、21が困難な課題解決に生かされることを期

世紀も波乱の時代となりそうです。世界待します。造船技術センター試験センタ

春の雪に震える開会式から10日も経の血液型分布という風変わりな記事の背ーは三鷹水槽での活動を開始して3年にぬうちに夏姿が闊歩する愛知万博の様子

景を調べるにつけ、人類は遺伝的には非なりました。今年は2名の新人を迎え将が報道されました。昨年夏の高温、短期

常に近縁・均質な種で数万年前と殆んど来への体制を整えつつあります。蓄積さ間内の気温変動等、気候温暖化は既に始変わらず、外見や文化上の相違は、厳しれた技術を基に、新たな課題に積極的にまった観がします。更に、台風、地震、い氷河期の環境に鍛えられる過程でつい取り組み、顧客のご要望に応えるよう研

津波と内外共に大きな災害が続きまし

最近に生じたことが分かりました。厳し鑽を続けます。

K．T

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試験等の申し込み、問い合わせは右表の担当までご連絡をお願いいたします。

〒112−0004 東京都文京区後楽2丁目1番2号
興和飯田橋ビル7階〒181−0004 東京都三鷹市新川6丁目38番1号（独）海上技術安全研究所2号館内

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03−3868−7125
海外協力室（OSCC） 03−3868−7127
技術開発部
03−3868−7126
試験センター（三鷹）センター長・総務室
ファックス
技術顧問
技術部
試験部
設計システム開発課

120422−24−3861
0422−24−3869
0422−24−3863
0422−24−3862
0422−24−3867
0422−24−3870